Ciencias

Destilación

Columna de destilación

1

Plato

Reboiler

2

Destilación mezclas binarias
La separación requiere • Una segunda fase debe ser formada tal que las fases de liquido y vapor están presentes y puedan estar en contacto en cada etapa dentro de la columna. • Los componentes tengan diferente volatilidad de manera que se repartan entre las dos fases de manera diferente • Lasdos fase puedan separarse por gravedad u otro mecanismo Los factores que influyen en el diseño y análisis de la destilación binaria son • Composición, flujo, temperatura, fase y presión de la alimentación • Grado de separación deseado entre los componentes • Presión de operación, debe ser menor a la presión critica de la mezcla • Caída de presión en la columna particularmente en las operaciones alvacío • Mínimo reflujo y reflujo actual • Mínimo numero de etapas de equilibrio y numero actual • Tipo de condensador ( parcial o total) • Tipo de reboiler • Tipo de contacto ( platos o empaques) • Diámetro y altura de la columna • Etapa de alimentación Si los componentes se descomponen a la temperatura del reboiler es necesario utilizar destilación al vacío

Método McCabe-Thiele
En general unacolumna de destilación binaria consiste de, • Una columna de N etapas teóricas • Un condensador total para producir un reflujo • Un reboiler parcial para producir vapor • Una etapa para la alimentación.

Esta configuración permita conseguir una separación excepto en los casos donde una azeotropo existe, donde uno de los producto este cerca de la concentración del azeotropo.

El objetivo de ladestilación es alcanzar un destilado rico en el componente ligero y un residuo rico en el componente pesado

Destilación
vapor Sección de rectificación alimentación Sección de despojo

Condensador total Tanque reflujo

1 2 f N

Reflujo

Destilado

Etapa alimentación vapor reboiler
Fondo

3

Método McCabe-Thiele
La alimentación contiene un componente mas volátil (el clave ligero, LK) yun componente menos volátil (el clave pesado, HK). A la temperatura y presión de la alimentación esta puede consistir de un liquido, de una mezcla liquido vapor o de un vapor.. La composición de la alimentación es dada por la fracción del componente LK ZF. La composición del fondo es dada por la fracción del LK X B, de cualquier forma la composición del destilado es dada por la fracción del LK XD. La dificultad en conseguir la separación es determinada por la volatilidad relativa ,entre el LK=1, y el HK=2.

Destilación

Condensador total

1,2

= K1 / K2

Sección rectificación F (L/V) fracción molar LK xF Sección de despojo

1 2 f N

Reflujo

Destilado Fracción molar LKxD

Si los dos componente forma una solución ideal entonces la ley de Raoult es aplicada :

ReboilerFondo Fracción molar LK xB

Ki = Pi s / P
1,2

= P s / P2 s 1

Únicamente función de T

Cando T se incrementa, decrece hasta un punto donde es igual a 1 y la separación no es posible

Método McCabe-Thiele : Curva Equilibrio
Se puede escribir la volatilidad relativa en términos de las fracciones molares del LK en una mezcla binaria como sigue
1,2

= K1 / K2 =

y (1 x1 ) y1 / x1 y1 / x1= = 1 y2 / x2 (1 y1 ) / (1 x1 ) x1(1 y1 )
1,2 x1 1,2

Cuando es aproximadamente constante en función de la temperatura ( componente con punto de ebullición cercano, se puede escribir:

y1 =

1+ x1 (

1)

Para componente que no tienen puntos de ebullición cercano variara dependiendo de la composición. La curva equilibrio será similar a la de fijo , pero no se puede fijar la composición enfunción de
Incremento de la Volatilidad relativa y1 45° linea 45° line

Curva Equilibrio y1

x1

x1

4

Método de McCabe-Thiele : Especificación
Especificaciones F zF P Flujo molar total de la alimentación fracción molar de la alimentación Presión de operación de la columna (asuma cte) Condición de la alimentación (fase) @P Curva de equilibrio @P Tipo de condensador (total o parcial)...